一条 I²C 总线挂不下了：地址撞车、多路复用和那几颗停产件

先说两个结论

第一，I²C 挂不下不外乎两个原因：地址撞了，或者总线电容超了。这两件事的解法完全不同，先分清楚再选料。第二，很多老图纸上的 PCF8574、PCF8574A、PCF8575 已经不适合进新设计了——前两颗在恩智浦官网上标的是 End of Life，第三颗标的是 No Longer Manufactured。

• 地址不够：先看能不能换一颗地址段不同的同类件；实在不够再上 I²C 多路复用器。
• 电容超标：复用器只有在分时只开一路时才等于把总线分段，同时开多路并不解决电容。
• 新设计选料：I/O 扩展优先看还在产的型号；复用器 PCA9548A 与 TCA9548A 都在产。
• 别把 8 位写成 7 位：PCF8574A 的 7 位地址是 0x38～0x3F，写成 0x70 是把写字节当成了地址。

什么设备会碰到

典型是三类：一是多传感器的采集箱或机柜，同型号的温湿度、电流传感器要装好几只，地址天生就重；二是带多块子板的设备，每块子板上都有一颗同样的 I/O 扩展或 EEPROM；三是走线比较长的设备，主板到面板、到背板的 I²C 拉了几十厘米，电容上去之后波形爬不起来。前两类是地址问题，第三类是电容问题。

地址撞在哪：三个型号共用一段

把常用的几颗排在一起看就很清楚。PCF8574 的固定高位是 0100，加三根地址脚，7 位地址落在 0x20～0x27；PCF8575 是同样的固定高位，也是 0x20～0x27；MCP23017 固定高位同样是 0100，还是 0x20～0x27。三个型号完全重叠——混着用，这 8 个地址要在三个型号之间分，总数还是 8 颗，不是 24 颗。

唯一错开的是 PCF8574A，它的固定高位是 0111，独占 0x38～0x3F。恩智浦在数据手册里写得很明白：PCF8574 和 PCF8574A 除了从机地址的固定部分不同之外完全相同，三根硬件地址脚让每一种可以挂 8 颗，所以同一条总线上可以有多达 16 颗这两种 I/O 扩展器，支持 128 个 I/O。

这里有个很常见的记法错误：PCF8574A 的「地址字节」是 70h～7Eh，但那是 8 位写字节，7 位地址是 0x38～0x3F。写成 0x70 会让人误以为它和复用器撞车，实际上不撞。

什么时候该上复用器

同型号器件超过 8 只，或者几个型号抢同一段地址且换不掉，就该上 8 路复用器了。PCA9548A 和 TCA9548A 的从机地址都是 0x70～0x77，一条主总线上各能挂 8 颗，单层就是 64 个通道。上电时所有通道都是断开的，靠一个 8 位控制寄存器逐位打开，B0 对应通道 0，一直到 B7。

这两颗在 24 脚 TSSOP 上引脚定义、从机地址、控制寄存器位定义、复位行为都是一致的，3.3V 系统里实际可以互换。但两家手册都没有任何一句声明和对方交叉兼容，而且确实有差别：电源下限一个是 2.3V、一个是 1.65V，I/O 耐压一个是 6V、一个是 5V，封装阵容也不完全一样。要当替代用，这几项要逐条确认，不要因为型号像就直接换。

复用器解决不了的两件事

一是中断。8 路的 PCA9548A 和 TCA9548A 都没有中断引脚，从器件的中断线只能绕过复用器自己接回主控。恩智浦在应用笔记里介绍的“中断跟着通道走、而且能读控制寄存器判断是哪一路来的中断”，对应的是 2 路和 4 路的型号，不是 8 路这两颗。如果设备确实需要按通道区分中断，这是一个 8 路换 4 路的真实取舍。

二是总线电容。复用器是开关，不是缓冲器。恩智浦在应用笔记里写明：这一族器件在通道之间提供很好的隔离，但不提供额外的驱动能力，所以选上拉电阻时上游和下游的负载都要算进去。德州仪器的手册说的是同一件事——同时打开多个通道时，各通道上的从器件都会累加到总线电容里。也就是说，只有分时只开一路，复用器才等于把总线分段；同时开多路并不能解决电容超标。

电容的上限本身是有明确规定的：I²C 规范里，标准模式和快速模式的每根总线电容上限都是 400pF，快速模式加强版是 550pF。上拉电阻没有单一推荐值，规范给的是两条边界——上限由上升时间和总线电容决定，下限由器件的最小灌电流决定（标准模式和快速模式是 3mA，快速模式加强版是 20mA）。德州仪器和微芯的手册里都把这两条写成了明文公式，取值范围算出来之后，在范围内偏大一点可以省电流，偏小一点边沿更快。

推荐路径

新设计要 I/O 扩展，先看还在产的型号。MCP23017 是 16 位、带两根中断输出和一根硬件复位脚，支持到 1.7MHz（那一档要求 4.5～5.5V 供电且总线电容不超过 100pF），温度是 −40 至 +125℃ 的单一档位。要注意它的 GPA7 和 GPB7 只能做输出，真正可当输入用的是 14 位。另外它的地址脚和复位脚都没有内部偏置，必须外部接死。

老板子上还在用 PCF8574、PCF8574A 或 PCF8575 的，续产阶段照常采购没问题，但新项目立项时建议换掉。恩智浦在 PCF8574 的数据手册里给了官方迁移方向：PCA8574／74A 把速率提到 400kHz、总灌电流从 80mA 提到 200mA；PCA9674／74A 与 PCA9670、PCA9672 支持到 1MHz，且可用地址数量更多。具体选哪一颗要按手册逐项比。

要做电平转换就看最低那条总线的电压。两家的规则一致：复用器的通过电压要等于或低于总线里最低的那个电压。3.3V 主侧配 1.8V 从侧这种组合，PCA9548A 做不到——它供电最低只能到 2.3V，此时通过电压的最坏值已经高于 1.8V；TCA9548A 供电可以到 1.65V，把供电设到 1.8V 一档就能满足。

采购上容易出错的两处

第一处是把停产件当成通用件。PCF8574、PCF8574A 在恩智浦官网的状态是 End of Life，按官方定义是正在停产、可以下单到最后订购日为止；PCF8575 的状态是 No Longer Manufactured，官方定义是不再接单也不再生产。这两种状态对续产和新项目的意义完全不同，报价前要先确认。

第二处是料号后缀。MCP23017 只有 E 这一个温度档位，−40 至 +125℃，原厂在数据手册里专门注明这一系列只提供 E 档，所以不存在 -I 版本，拿 -I/-E 去比这颗是比不出来的。而 24LC256 的 -I 是 −40 至 +85℃、-E 是 −40 至 +125℃，两个系列的后缀含义不能互相套用。

要排地址或选替代可以找我们

以上料号都在晟雅泰在售清单内。如果你手上有一张 I²C 器件清单不知道地址够不够排，或者图纸上的 PCF857x 需要找还在产的替代，把型号和数量发给我们，可以直接给出地址分配方案和对应的在售料号。工作日 24 小时内给报价。

本文出自 SUNTEC 晟雅泰（苏州晟雅泰电子有限公司）技术团队。